Pentru a înțelege ce este o caracteristică a unui câmp magnetic, ar trebui definite multe fenomene. În același timp, trebuie să vă amintiți în prealabil cum și de ce apare. Aflați care este puterea caracteristică a unui câmp magnetic. De asemenea, este important ca un astfel de câmp să apară nu numai în magneți. În acest sens, nu strica să menționăm caracteristicile câmpului magnetic al pământului.
Apariție pe câmp
În primul rând, ar trebui să descriem aspectul câmpului. După aceea, puteți descrie câmpul magnetic și caracteristicile acestuia. Apare în timpul mișcării particulelor încărcate. Poate afecta sarcinile electrice în mișcare, în special asupra conductoarelor conductoare. Interacțiunea dintre un câmp magnetic și sarcinile în mișcare, sau conductorii prin care trece curentul, are loc datorită forțelor numite electromagnetice.
Intensitatea sau puterea caracteristică a câmpului magnetic înun anumit punct spațial sunt determinate folosind inducția magnetică. Acesta din urmă este notat cu simbolul B.
Reprezentarea grafică a câmpului
Câmpul magnetic și caracteristicile acestuia pot fi reprezentate grafic folosind linii de inducție. Această definiție se numește drepte, tangentele la care în orice punct vor coincide cu direcția vectorului y al inducției magnetice.
Aceste linii sunt incluse în caracteristicile câmpului magnetic și sunt folosite pentru a determina direcția și intensitatea acestuia. Cu cât este mai mare intensitatea câmpului magnetic, cu atât vor fi trase mai multe linii de date.
Ce sunt liniile magnetice
Liniile magnetice în conductoarele drepte cu curent au forma unui cerc concentric, al cărui centru se află pe axa acestui conductor. Direcția liniilor magnetice din apropierea conductoarelor cu curent este determinată de regula gimlet, care sună astfel: dacă gimlet este amplasat astfel încât să fie înșurubat în conductor în direcția curentului, atunci sensul de rotație al mânerul corespunde direcției liniilor magnetice.
Pentru o bobină cu curent, direcția câmpului magnetic va fi determinată și de regula brațelor. De asemenea, este necesar să se rotească mânerul în direcția curentului în spirele solenoidului. Direcția liniilor de inducție magnetică va corespunde cu direcția mișcării de translație a brațului.
Definiția uniformității și neomogenității este principala caracteristică a câmpului magnetic.
Creat de un curent, în condiții egale, câmpulva diferi în intensitatea sa în diferite medii datorită proprietăților magnetice diferite ale acestor substanțe. Proprietățile magnetice ale mediului sunt caracterizate de permeabilitatea magnetică absolută. Măsurat în henri pe metru (g/m).
Caracteristica câmpului magnetic include permeabilitatea magnetică absolută a vidului, numită constantă magnetică. Valoarea care determină de câte ori va diferi permeabilitatea magnetică absolută a mediului de constantă se numește permeabilitatea magnetică relativă.
Permeabilitatea magnetică a substanțelor
Aceasta este o cantitate fără dimensiune. Substanțele cu o valoare a permeabilității mai mică de unu se numesc diamagnetice. În aceste substanțe, câmpul va fi mai slab decât în vid. Aceste proprietăți sunt prezente în hidrogen, apă, cuarț, argint etc.
Mediile cu o permeabilitate magnetică mai mare de unu sunt numite paramagnetice. În aceste substanțe, câmpul va fi mai puternic decât în vid. Aceste medii și substanțe includ aer, aluminiu, oxigen, platină.
În cazul substanțelor paramagnetice și diamagnetice, valoarea permeabilității magnetice nu va depinde de tensiunea câmpului extern magnetizant. Aceasta înseamnă că valoarea este constantă pentru o anumită substanță.
Ferromagneții aparțin unui grup special. Pentru aceste substanțe, permeabilitatea magnetică va ajunge la câteva mii sau mai mult. Aceste substanțe, care au proprietatea de a fi magnetizate și de a amplifica câmpul magnetic, sunt utilizate pe scară largă în inginerie electrică.
Puterea câmpului
Pentru a determina caracteristicile câmpului magnetic, împreună cu vectorul de inducție magnetică, se poate folosi o valoare numită intensitatea câmpului magnetic. Acest termen este o mărime vectorială care determină intensitatea câmpului magnetic extern. Direcția câmpului magnetic într-un mediu cu aceleași proprietăți în toate direcțiile, vectorul de intensitate va coincide cu vectorul de inducție magnetică în punctul câmpului.
Proprietățile magnetice puternice ale feromagneților se explică prin prezența unor părți mici magnetizate aleatoriu în ei, care pot fi reprezentate ca magneți mici.
Fără câmp magnetic, este posibil ca o substanță feromagnetică să nu aibă proprietăți magnetice pronunțate, deoarece câmpurile de domeniu capătă orientări diferite, iar câmpul lor magnetic total este zero.
Conform principalelor caracteristici ale câmpului magnetic, dacă un feromagnet este plasat într-un câmp magnetic extern, de exemplu, într-o bobină cu curent, atunci sub influența câmpului extern, domeniile se vor transforma în direcția câmpului exterior. Mai mult, câmpul magnetic la bobină va crește, iar inducția magnetică va crește. Dacă câmpul extern este suficient de slab, atunci doar o parte din toate domeniile ale căror câmpuri magnetice se apropie de direcția câmpului extern se va răsturna. Pe măsură ce puterea câmpului extern crește, numărul domeniilor rotite va crește, iar la o anumită valoare a tensiunii câmpului extern, aproape toate părțile vor fi rotite astfel încât câmpurile magnetice să fie situate în direcția câmpului extern. Această stare se numește saturație magnetică.
Relația dintre inducția magnetică și intensitate
Relația dintre inducția magnetică a unei substanțe feromagnetice și puterea unui câmp extern poate fi reprezentată folosind un grafic numit curbă de magnetizare. La curba graficului curbei, rata de creștere a inducției magnetice scade. După o îndoire, unde tensiunea atinge un anumit nivel, apare saturația, iar curba crește ușor, dobândind treptat forma unei linii drepte. În această secțiune, inducția este încă în creștere, dar destul de lent și numai datorită creșterii puterii câmpului extern.
Dependența grafică a datelor indicatorului nu este directă, ceea ce înseamnă că raportul lor nu este constant, iar permeabilitatea magnetică a materialului nu este un indicator constant, ci depinde de câmpul exterior.
Modificări ale proprietăților magnetice ale materialelor
Când crește curentul la saturație completă într-o bobină cu miez feromagnetic și apoi îl micșorează, curba de magnetizare nu va coincide cu curba de demagnetizare. Cu intensitate zero, inducția magnetică nu va avea aceeași valoare, dar va dobândi un indicator numit inducția magnetică reziduală. Situația cu întârzierea inducției magnetice de la forța de magnetizare se numește histerezis.
Pentru a demagnetiza complet miezul feromagnetic din bobină, este necesar să se dea un curent invers, care va crea tensiunea necesară. Pentru diverse feromagneticesubstanțe, este nevoie de un segment de lungimi diferite. Cu cât este mai mare, cu atât este nevoie de mai multă energie pentru demagnetizare. Valoarea la care materialul este complet demagnetizat se numește forță coercitivă.
Cu o creștere suplimentară a curentului în bobină, inducția va crește din nou până la indicele de saturație, dar cu o direcție diferită a liniilor magnetice. La demagnetizarea în sens opus se va obține inducția reziduală. Fenomenul magnetismului rezidual este folosit pentru a crea magneți permanenți din substanțe cu un magnetism rezidual ridicat. Materialele cu capacitatea de remagnetizare sunt folosite pentru a crea miezuri pentru mașini și dispozitive electrice.
Regula mâinii stângi
Forța care afectează un conductor cu curent are o direcție determinată de regula mâinii stângi: când palma mâinii fecioare este situată în așa fel încât liniile magnetice să intre în ea, iar patru degete sunt extinse în direcția curentului în conductor, degetul mare îndoit indică direcția forței. Această forță este perpendiculară pe vectorul de inducție și pe curent.
Un conductor purtător de curent care se mișcă într-un câmp magnetic este considerat un prototip al unui motor electric care schimbă energia electrică în energie mecanică.
Regula mâinii drepte
În timpul mișcării conductorului într-un câmp magnetic, în interiorul acestuia este indusă o forță electromotoare, care are o valoare proporțională cu inducția magnetică, lungimea conductorului implicat și viteza de mișcare a acestuia. Această dependență se numește inducție electromagnetică. Ladeterminând direcția EMF indusă în conductor, se folosește regula mâinii drepte: când mâna dreaptă este situată în același mod ca în exemplul din stânga, liniile magnetice intră în palmă, iar degetul mare indică direcția mișcarea conductorului, degetele întinse indică direcția EMF indusă. Un conductor care se mișcă într-un flux magnetic sub influența unei forțe mecanice externe este cel mai simplu exemplu de generator electric în care energia mecanică este convertită în energie electrică.
Legea inducției electromagnetice poate fi formulată diferit: într-un circuit închis, este indus un EMF, cu orice modificare a fluxului magnetic acoperit de acest circuit, EFE din circuit este numeric egal cu rata de schimbare a fluxului magnetic care acoperă acest circuit.
Acest formular oferă un indicator CEM mediu și indică dependența CEM nu de fluxul magnetic, ci de rata de schimbare a acestuia.
Legea lui Lenz
De asemenea, trebuie să vă amintiți legea lui Lenz: curentul indus de o modificare a câmpului magnetic care trece prin circuit, câmpul magnetic al acestuia împiedică această modificare. Dacă spirele bobinei sunt străpunse de fluxuri magnetice de diferite mărimi, atunci EMF indus pe întreaga bobină este egal cu suma EMF în diferite spire. Suma fluxurilor magnetice ale diferitelor spire ale bobinei se numește legătură de flux. Unitatea de măsură a acestei mărimi, precum și fluxul magnetic, este weber.
Când curentul electric din circuit se modifică, se modifică și fluxul magnetic creat de acesta. În același timp, conform legii inducției electromagnetice, în interiorconductor, este indus un EMF. Apare în legătură cu o modificare a curentului în conductor, de aceea acest fenomen se numește auto-inducție, iar EMF indus în conductor se numește auto-inducție EMF.
Legătura fluxului și fluxul magnetic depind nu numai de puterea curentului, ci și de dimensiunea și forma unui conductor dat și de permeabilitatea magnetică a substanței înconjurătoare.
Inductanța conductorului
Coeficientul de proporționalitate se numește inductanța conductorului. Se referă la capacitatea unui conductor de a crea o legătură de flux atunci când electricitatea trece prin el. Acesta este unul dintre principalii parametri ai circuitelor electrice. Pentru anumite circuite, inductanța este o constantă. Va depinde de dimensiunea conturului, de configurația acestuia și de permeabilitatea magnetică a mediului. În acest caz, puterea curentului din circuit și fluxul magnetic nu vor conta.
Definițiile și fenomenele de mai sus oferă o explicație a ceea ce este un câmp magnetic. Sunt prezentate și principalele caracteristici ale câmpului magnetic, cu ajutorul cărora se poate defini acest fenomen.
